【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光雷达，尤其涉及一种燃烧场温度的二维测量方法。
技术介绍
1、燃烧场试验条件非常苛刻，包括受限空间试验分布，受限空间引入的强杂散光干扰。这些因素导致燃烧场的温度测量非常困难，亟需响应速度快、不干扰流场、高时空分辨率、高灵敏度和可消除杂散光干扰的燃烧场温度技术。
2、在现有技术中，瑞利-布里渊散射（rbs）技术利用tenti s6模型对采集到的光谱进行拟合，以压强、散射角、体粘滞系数、剪切粘滞系数、热导率及内部比热容作为tenti s6模型的已知量，以温度为唯一变量寻求最佳拟合值检索温度，但在强米散射和强背景光（如燃烧场）的环境下，与温度信息相关的rbs信号相对较弱，很容易被米散射或背景光所覆盖，这给实验结果分析带来了很大的困难；而传统滤波瑞利散射技术（frs）对光谱能量进行探测，需要引入已知环境下的frs信号强度作为参考，通过测量强度比值标定相对温度曲线，来获取燃烧场的温度，不能进行绝对温度的测量。
技术实现思路
1、针对以上技术问题，本专利技术提出的一种燃烧场温度的二维测量方法，能够滤除米散射和背景光对rbs信号的干扰，实现对燃烧场温度的直接测量和二维剖面扫描。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种燃烧场温度的二维测量方法，调谐激光频率稳定在碘分子吸收线中心，激光器输出窄线宽单纵模连续光束，该光束经分光镜分为两束光，其中一束光经由参考光路并用于获取基于vipa的光谱仪的仪器函数，另外一束光作为激发光依次经第一反射镜和第二
3、进一步的，所述扫描系统包括xz轴高精度电动位移台和控制器，所述控制器输出tx信号和tz信号，所述tx信号控制第一滑块沿x方向运动，实现第一反射镜、第二反射镜以及收光系统在x方向的同步扫描；所述tz信号控制第二滑块沿z方向运动，实现所述第二反射镜和所述收光系统在z方向的同步扫描，通过对tx、tz信号的控制实现所述燃烧场温度的二维扫描测量。
4、进一步的，所述收光系统由圆楔形棱镜、长焦距透镜、滤光系统、第二聚焦透镜以及第二光纤法兰盘依次排列组成，所述滤光系统包括滤光片和碘分子吸收池，所述滤光片为窄带滤光片，所述滤光片用于滤除其他波段的杂散光，所述碘分子吸收池用于滤除米散射和背景光。
5、进一步的，所述参考光路由衰减片、第一聚焦透镜和第一光纤法兰盘依次排列组成。
6、本专利技术的燃烧场温度的二维测量方法，调谐激光频率稳定在碘分子吸收线中心，激光器发出的光与燃烧场气体作用产生散射信号，xz轴位移台对燃烧场进行二维扫描，收光系统中的碘分子吸收池用于滤除强米散射和背景光，得到的滤波瑞利-布里渊散射（frbs）信号通过基于vipa的光谱仪和ccd进行光谱分辨和信号采集，保存至计算机进行数据处理；在tenti s6模型的基础上加入碘分子吸收池的透过率函数得到frbs模型，使用最小二乘法对采集到的frbs谱线进行拟合，以温度为唯一变量寻求最佳拟合值检索温度。
7、本专利技术的燃烧场温度的二维测量方法，采用碘分子吸收池能滤除强米散射和强背景光；采用frbs理论模型能对实现对温度的绝对测量；采用二维扫描系统能够实现对燃烧场二维剖面的测量。本专利技术能够为含有强米散射或强背景光的高温环境下基于frbs检索气体温度提供方法，可以适应不同的环境和需求，提供更大的灵活性。
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1.一种燃烧场温度的二维测量方法，其特征在于，调谐激光频率稳定在碘分子吸收线中心，激光器（1）输出窄线宽单纵模连续光束，该光束经分光镜（2）分为两束光，其中一束光经由参考光路（3）并用于获取基于VIPA的光谱仪（7）的仪器函数，另外一束光作为激发光依次经第一反射镜（13）和第二反射镜（15）入射到燃烧场（16）中，并与燃烧场气体相互作用产生散射信号；收光系统（17）对散射信号进行收集和滤波得到滤波瑞利-布里渊散射（FRBS）,经光纤传输至光谱仪（7）和CCD（8）进行光谱分辨和信号采集, 扫描系统完成对燃烧场的二维剖面扫描，采集到的数据保存至计算机（9）进行后续的数据处理，通过FRBS理论模型，对采集到的FRBS谱线检索温度；
2.根据权利要求1所述的一种燃烧场温度的二维测量方法，其特征在于：所述扫描系统包括xz轴高精度电动位移台（10）和控制器（11），所述控制器（11）输出Tx信号和Tz信号，所述Tx信号控制第一滑块（12）沿x方向运动，实现第一反射镜（13）、第二反射镜（15）以及收光系统（17）在x方向的同步扫描；所述Tz信号控制第二滑块（14）沿z方向运动，
3.根据权利要求1所述的一种燃烧场温度的二维测量方法，其特征在于：所述收光系统（17）由圆楔形棱镜（18）、长焦距透镜（19）、滤光系统（20）、第二聚焦透镜（23）以及第二光纤法兰盘（24）依次排列组成，所述滤光系统（20）包括滤光片（21）和碘分子吸收池（22），所述滤光片（21）为窄带滤光片，所述滤光片（21）用于滤除其他波段的杂散光，所述碘分子吸收池（22）用于滤除米散射和背景光。
4.根据权利要求1所述的一种燃烧场温度的二维测量方法，其特征在于：所述参考光路（3）由衰减片（4）、第一聚焦透镜（5）和第一光纤法兰盘（6）依次排列组成。
...【技术特征摘要】
1.一种燃烧场温度的二维测量方法，其特征在于，调谐激光频率稳定在碘分子吸收线中心，激光器（1）输出窄线宽单纵模连续光束，该光束经分光镜（2）分为两束光，其中一束光经由参考光路（3）并用于获取基于vipa的光谱仪（7）的仪器函数，另外一束光作为激发光依次经第一反射镜（13）和第二反射镜（15）入射到燃烧场（16）中，并与燃烧场气体相互作用产生散射信号；收光系统（17）对散射信号进行收集和滤波得到滤波瑞利-布里渊散射（frbs）,经光纤传输至光谱仪（7）和ccd（8）进行光谱分辨和信号采集, 扫描系统完成对燃烧场的二维剖面扫描，采集到的数据保存至计算机（9）进行后续的数据处理，通过frbs理论模型，对采集到的frbs谱线检索温度；
2.根据权利要求1所述的一种燃烧场温度的二维测量方法，其特征在于：所述扫描系统包括xz轴高精度电动位移台（10）和控制器（11），所述控制器（11）输出tx信号和tz信号，所述tx信号控制第一滑块（12）...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴涛，冯新鑫，皮偲豪，叶谌雯，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：
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